(57)【要約】  可視波長域にわたり色収差を良好に補正することができる光学系及び光学機器を得る。  絞りよりも物体側又は像側の少なくとも一方に、回折光学素子と屈折光学素子とを有する光学系であって、屈折光学素子のアッベ数をνｄ、ｇ線とｄ線に関する部分分散比をθｇｄ、ｄ線とＣ線に関する部分分散比をθｄＣ、屈折光学素子の光入出射面が共に空気に接する面とするときの光学的パワーをΦＲ、回折光学素子の光学的パワーをΦＤとするとき、  ｜Δθｇｄ｜＞０．０３８  ０．００３＜｜δθｄＣ｜＜０．０３８  （ΦＲ×νｄ×δθｄＣ）×（−ΦＤ）＜０を満たす。  ただし、Δθｇｄ＝θｇｄ−（−１．６８７×１０−７・νｄ３＋５．７０２×１０−５・νｄ２−６．６０３×１０−３・νｄ＋１．４６２）、δθｄＣ＝θｄＣ−（−０．１９６８θｇｄ＋０．５４８０）とする。
2011024258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絞りよりも物体側又は像側の少なくとも一方に、回折光学素子と屈折光学素子とを有する光学系であって、前記屈折光学素子のアッベ数をνｄ、ｇ線とｄ線に関する部分分散比をθｇｄ、ｄ線とＣ線に関する部分分散比をθｄＣ、前記屈折光学素子の光入出射面が共に空気に接する面とするときの光学的パワーをΦＲ、前記回折光学素子の光学的パワーをΦＤとするとき、
｜Δθｇｄ｜＞０．０３８
０．００３＜｜δθｄＣ｜＜０．０３８
（ΦＲ×νｄ×δθｄＣ）×（−ΦＤ）＜０
を満たすことを特徴とする光学系。
ただし、Δθｇｄ＝θｇｄ−（−１．６８７×１０−７・νｄ３＋５．７０２×１０−５・νｄ２−６．６０３×１０−３・νｄ＋１．４６２）、δθｄＣ＝θｄＣ−（−０．１９６８θｇｄ＋０．５４８０）とする。
【請求項２】
（ΦＲ×νｄ×Δθｇｄ）×ΦＤ＞０
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項３】
νｄ＜６０
を満たすことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学系。
【請求項４】
ΦＤ／ΦＲ＜０．４
を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項５】
前記回折光学素子および前記屈折光学素子は同一のレンズ群内に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の光学系を備えていることを特徴とする光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系及びそれを有する光学機器に関し、例えば、銀塩フィルム用カメラ、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置、望遠鏡、双眼鏡、プロジェクター、デジタル複写機等の光学機器に用いられる光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に用いられる光学系では、レンズ全長（光学全長、物体側の第１レンズ面から像面までの長さ）が短く、光学系全体が小型であることが求められている。しかしながら、光学系全体の小型化を図るほど諸収差、特に色収差が多く発生し、光学性能が低下する傾向にある。このような撮像装置に用いられる光学系で可視波長域に渡って色収差を良好に補正するには、ｄ線、ｇ線、Ｃ線、Ｆ線の４波長の色収差を補正する必要がある。【０００３】
一般に、色収差を補正する構成として、低分散な光学材料からなる光学素子と高分散な光学材料からなる光学素子を組み合わせる構成が用いられている。しかしながら、高分散な光学材料は低分散な光学材料に比べて、ｇ線とｄ線に関する部分分散比が大きいため、このような構成ではＦ−Ｃ線間の色収差を補正するとｇ線の色収差が悪化しやすい。【０００４】
そこで、ｇ線の色収差を補正する方法として、回折光学素子を用いる構成が知られている（特許文献１）。回折光学素子は異常部分分散性を有しており、ｇ線とｄ線に関する部分分散比に相当する数値が０．８９１８と小さく、ｇ線の色収差補正に有効である。また、アッベ数に相当する数値の絶対値が３．４５と小さいため、回折による光学的パワーがわずかに生じるだけで、球面収差、コマ収差、非点収差等にほとんど影響を与えることなく、色収差を補正することができる。特許文献１には回折光学素子を用いることで、色収差を補正した望遠レンズが開示されている。【０００５】
さらに、可視波長域の色収差を補正する他の構成として、回折光学素子と異常部分分散材性を示す屈折光学素子を用いて色収差を補正する光学系が提案されている（特許文献２）。特許文献２には開口絞りに対し物体側に回折光学素子、像側に屈折光学素子を配置することで、長焦点距離における軸上色収差と短焦点距離における倍率色収差を補正したズームレンズが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０６−３２４２６２号公報
【特許文献２】特開２００８−１５１８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のように回折光学素子を用いる構成では、ｄ線、ｇ線、Ｃ線、Ｆ線の色収差を比較的良好に補正できるが、ｇ線の色収差とＦ−Ｃ線間の色収差を同時に補正することが困難である。これは、回折光学素子で発生する色収差が波長に比例して変化することに起因している。回折光学素子で発生する色収差と波長との間には比例関係があり、Ｆ−Ｃ線間の波長に対する色収差の傾きとｇ−Ｆ線間の波長に対する色収差の傾きは同じである。一方、一般的な光学材料で発生する色収差は波長に対して曲線的に変化し、短波長側になるにつれて曲線の傾きが大きくなる傾向にある。従って、Ｆ−Ｃ線間の波長に対する色収差の傾きとｇ−Ｆ線間の波長に対する色収差の傾きが異なる。そのため、一般的な光学材料で発生する色収差を回折光学素子で補正する場合、ｇ−Ｆ線間の色収差を補正するために必要な光学的パワーを回折光学素子に与えると、Ｆ−Ｃ線間の色収差が残る。逆に、Ｆ−Ｃ線間の色収差を補正するために必要な光学的パワーを回折光学素子に与えると、ｇ−Ｆ線間の色収差が残る。従って、回折光学素子を用いた場合、ｇ線の色収差とＦ−Ｃ線間の色収差を同時に補正することが困難である。【０００８】
また、特許文献２は、長焦点距離における軸上色収差を回折光学素子で補正し、短焦点距離における倍率色収差を屈折光学素子で補正する構成ではあるが、ｄ線、ｇ線、Ｃ線、Ｆ線の色収差を良好に補正するための構成が開示されていない。【０００９】
そこで、本発明は可視波長域全体に渡って色収差を良好に補正することができる光学素子及び光学機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決する手段として、本発明の光学系は、
絞りよりも物体側又は像側の少なくとも一方に、回折光学素子と屈折光学素子とを有する光学系であって、前記屈折光学素子のアッベ数をνｄ、ｇ線とｄ線に関する部分分散比をθｇｄ、ｄ線とＣ線に関する部分分散比をθｄＣ、前記屈折光学素子の光入出射面が共に空気に接する面とするときの光学的パワーをΦＲ、前記回折光学素子の光学的パワーをΦＤとするとき、
｜Δθｇｄ｜＞０．０３８                                      （１）
０．００３＜｜δθｄＣ｜＜０．０３８                          （２）
（ΦＲ×νｄ×δθｄＣ）×（−ΦＤ）＜０                        （３）
を満たすことを特徴とする。
ただし、Δθｇｄ＝θｇｄ−（−１．６８７×１０−７・νｄ３＋５．７０２×１０−５・νｄ２−６．６０３×１０−３・νｄ＋１．４６２）、δθｄＣ＝θｄＣ−（−０．１９６８θｇｄ＋０．５４８０）とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、可視波長域全体に渡って色収差を良好に補正することができる光学系及び光学機器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】数値実施例１の光学系断面図。
【図２】数値実施例１の光学系の無限遠合焦状態での収差図。
【図３】数値実施例２の光学系断面図。
【図４】数値実施例２の光学系の無限遠合焦状態での収差図。
【図５】数値実施例３の光学系断面図。
【図６】数値実施例３の光学系の無限遠合焦状態での収差図。
【図７】数値実施例４の光学系断面図。
【図８】数値実施例４の光学系の無限遠合焦状態での収差図。
【図９】数値実施例５の光学系断面図。
【図１０Ａ】数値実施例５の光学系における収差図。
【図１０Ｂ】数値実施例５の光学系における収差図。
【図１０Ｃ】数値実施例５の光学系における収差図。
【図１１】比較例における収差図。
【図１２】本発明の撮像装置の要部概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の光学系は、絞りよりも物体側又は像側の少なくとも一方に、回折光学素子ＬＤと条件式（１）、（２）を満たす屈折光学素子ＬＲを有している。本発明では、この回折光学素子ＬＤと屈折光学素子ＬＲを条件式（３）を満たすように適切に組み合わせることで、回折光学素子ＬＤでｇ線の色収差を補正した時に悪化するＦ−Ｃ線間の色収差を、屈折光学素子ＬＲによって補正している。これにより、ｇ線の色収差とＦ−Ｃ線間の色収差を同時に取り除くことができ、可視波長域全体に渡って色収差を良好に補正した光学素子及び光学機器を得ることができる。
【００１４】
次に本発明の各条件式についてより詳細に説明する。
【００１５】
本発明の光学系は、絞りよりも物体側又は像側の少なくとも一方に、回折光学素子ＬＤと屈折光学素子ＬＲを有している。そして、屈折光学素子ＬＲのアッベ数をνｄ、ｇ線とｄ線に関する部分分散比をθｇｄ、ｄ線とＣ線に関する部分分散比をθｄＣとする。また、屈折光学素子ＬＲの光入出射面が共に空気に接する面とするときの光学的パワーをΦＲ、回折光学素子の光学的パワーをΦＤとするとき、本発明の光学系は式（１）〜（３）を満たす。
【００１６】
｜Δθｇｄ｜＞０．０３８                                （１）
０．００３＜｜δθｄＣ｜＜０．０３８                    （２）
（ΦＲ×νｄＲ×δθｄＣ）×（−ΦＤ）＜０                 （３）
ただし、Δθｇｄ、δθｄＣはそれぞれ以下のように定義する。
Δθｇｄ＝θｇｄ−（−１．６８７×１０−７・νｄ３＋５．７０２×１０−５・νｄ２−６．６０３×１０−３・νｄ＋１．４６２）                    （４）
δθｄＣ＝θｄＣ−（−０．１９６８θｇｄ＋０．５４８０）    （５）
【００１７】
ここで、本実施例の光学系に用いる光学素子のアッベ数と部分分散比は以下のとおりである。フラウンフォーファ線のｇ線（４３５．８３ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１３ｎｍ）、ｄ線（５８７．５６ｎｍ）、Ｃ線（６５６．２７ｎｍ）に対する屈折率をそれぞれＮｇ、ＮＦ、Ｎｄ、ＮＣとする。このとき、アッベ数νｄ、ｇ線とｄ線に関する部分分散比θｇｄ、ｄ線とＣ線に関する部分分散比θｄＣは次式で定義する。
【００１８】
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）                        （６）
θｇｄ＝（Ｎｇ−Ｎｄ）／（ＮＦ−ＮＣ）                      （７）
θｄＣ＝（Ｎｄ−ＮＣ）／（ＮＦ−ＮＣ）                      （８）
【００１９】
また、光学的パワーとは、焦点距離の逆数で定義されるものとし、屈折光学素子の場合には屈折力と同義の値とする。
【００２０】
式（１）は、屈折光学素子ＬＲの異常部分分散性を規定するものである。Δθｇｄを定義する式（４）における（−１．６８７×１０−７・νｄ３＋５．７０２×１０−５・νｄ２−６．６０３×１０−３・νｄ＋１．４６２）は、一般的な硝材におけるνｄとθｇｄとの関係を表す式である。つまり、式（１）は、本発明における屈折光学素子ＬＲのθｇｄと一般的な硝材におけるθｇｄとの差を表している。
【００２１】
式（１）を満たす場合には、屈折光学素子ＬＲを用いてｇ線の色収差を良好に補正することができる。一方、式（１）を満たさない場合には異常部分分散性が弱くなるため、屈折光学素子ＬＲを用いてｇ線の色収差を良好に補正することが困難になる。
【００２２】
式（２）は、異常部分分散性を示す屈折光学素子ＬＲを回折光学素子ＬＤと共に用いたときにｇ線の色収差とＦ−Ｃ線間の色収差を同時に取り除くための、屈折光学素子ＬＲの光学特性を規定するものである。
【００２３】
式（２）を満たすと、回折光学素子ＬＤと共に光学系に用いた場合にｇ線の色収差とＦ−Ｃ線間の色収差を同時に取り除くことができる。そのため、可視波長域の全体に渡って色収差を良好に補正することができる。
【００２４】
式（２）の下限値を超えた場合、回折光学素子ＬＤと共に光学系に用いても、ｇ線の色収差とＦ−Ｃ線間の色収差を同時に取り除くことが困難になる。また、このとき回折光学素子ＬＤの光学的パワーが弱くなり、屈折光学素子ＬＲの光学的パワーが強くなる。屈折光学素子ＬＲの光学的パワーが強くなると素子の厚みが増してくる。屈折光学素子ＬＲが樹脂、もしくは透明媒体に無機微粒子を分散させた混合体からなる場合は、素子の厚みが増すと成型が困難になるため好ましくない。また、特に、前述の無機微粒子がＩｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ（ＩＴＯ）微粒子である場合は素子の厚みが増すと透過率が低下するため好ましくない。また、素子の厚みが増すと、温度変化、湿度変化による屈折率変化、分散特性変化、形状変化などの影響を受けやすくなるため好ましくない。
【００２５】
一方、式（２）の上限値を超えた場合、回折光学素子ＬＤの光学的パワーが強くなり、屈折光学素子ＬＲの光学的パワーが弱くなる。回折光学素子ＬＤの光学的パワーが強くなると、回折格子のピッチが細かくなる。ピッチが細かくなると製造が困難になり、また、不要回折光によるフレアスポットが発生するため好ましくない。
【００２６】
式（１）、（２）式を満たす光学材料として無機酸化物微粒子を合成樹脂中に分散させた混合体がある。無機酸化物の例として、ＴｉＯ２（Ｎｄ＝２．３０４，νｄ＝１３．８）、ＩＴＯ（Ｎｄ＝１．８５７１，νｄ＝５．６９）等が挙げられる。これらの無機酸化物微粒子を合成樹脂中に適切な体積比で分散させた場合、式（１）、（２）を満たす光学材料が得られる。なお、式（１）、（２）を満たす光学材料であれば、これらに限定するものではない。
【００２７】
式（３）は、回折光学素子ＬＤによってｇ線の色収差を取り除く際に悪化するＦ−Ｃ線間の色収差を、屈折光学素子ＬＲによってｇ線の色収差を取り除く際に悪化するＦ−Ｃ線間の色収差で相殺するための条件式である。
【００２８】
Ｆ−Ｃ線間の色収差係数を揃え、ｇ線の色収差係数を補正した時のｄ−Ｃ（Ｆ−ｄ）線間の色収差係数は、軸上色収差についてはφδθｄＣh2/νdと表され、倍率色収差についてはφδθｄＣｈＨ／νｄと表される。ここで、φは光学素子の光学的パワー、hは光学素子へ入射する近軸軸上光線の高さ、Hは光学素子へ入射する瞳近軸軸外光線の高さである。またδθｄＣを定義する式（５）における（−０．１９６８θｇｄ＋０．５４８０）は、一般硝材のθｄＣとθｇｄの関係を表す式である。つまり、δθｄＣは本発明における屈折光学素子ＬＲのθｄＣと一般的な硝材におけるθｄＣとの差を表している。屈折光学素子ＬＲと回折光学素子ＬＤでＦ−Ｃ線間の軸上色収差を相殺するためには、屈折光学素子ＬＲにおける軸上色収差の係数と、回折光学素子ＬＤにおける軸上色収差の係数との積が負の値になることが条件となる。また、倍率色収差についても同様に屈折光学素子ＬＲにおける倍率色収差の係数と、回折光学素子ＬＤにおける倍率色収差の係数との積が負の値になることが条件となる。
【００２９】
ここで、屈折光学素子ＬＲと回折光学素子ＬＤとが絞りに対していずれも物体側または像側に設けられているため、軸上色収差と倍率色収差とで色収差係数の積の符号は同じになる。また、回折光学素子ＬＤにおけるδθｄＣ＞０、νｄ＜０と規定できるため、Ｆ−Ｃ線間の色収差を相殺するための条件式は式（３）で表される。
【００３０】
式（３）を満たすと、軸上色収差、倍率色収差のいずれについてもｇ線の色収差とＦ−Ｃ線の色収差を同時に取り除くことができ、可視波長域全体に渡って色収差を良好に補正することができる。一方、式（３）を満たさない場合は、ｇ線の色収差を取り除いても、Ｆ−Ｃ線間の色収差が屈折光学素子ＬＲと回折光学素子ＬＤで同じ方向に悪化するため、可視波長域全体に渡って色収差を良好に補正することができない。
【００３１】
このように、本発明は、絞りに対して屈折光学素子ＬＲと回折光学素子ＬＤの双方が物体側または像側に配置された光学系において式（１）〜（３）を満たすことによって、ｇ線の色収差成分とＦ−Ｃ線間の色収差を同時に補正することができる。そのため、可視波長域全体に渡って色収差を良好に補正することができる。
【００３２】
また、本発明を実施するにあたり、下記式（９）〜（１１）を満たすことが好ましい。
【００３３】
式（９）は、回折光学素子ＬＤと屈折光学素子ＬＲが共にｇ線の色収差を補正するための条件式である。
【００３４】
（ΦＲ×νｄ×Δθｇｄ）×ΦＤ＞０    （９）
式（９）を満たすと、回折光学素子ＬＤと屈折光学素子ＬＲの光学的パワーを弱めることができる。回折光学素子ＬＤの光学的パワーが弱くなると回折格子のピッチ緩和につながり、屈折光学素子ＬＲの光学的パワーが弱くなると素子の薄肉化につながるため望ましい。一方、式（９）を満たさない場合、ｇ線の色収差を取り除こうとすると、回折光学素子ＬＤと屈折光学素子ＬＲの光学的パワーが強くなってしまう。回折光学素子ＬＤの光学的パワーが強くなると回折格子のピッチが細かくなり、屈折光学素子ＬＲの光学的パワーが強くなると素子の厚みが厚くなるため望ましくない。
【００３５】
式（１０）は、屈折光学素子ＬＤのアッベ数を規定したものである。
νｄ＜６０  （１０）
式（１０）を満たすと、球面収差、コマ収差、非点収差などの諸収差に影響を与えることなく、色収差を独立して補正することが容易になるため望ましい。式（１０）の数値範囲を以下の範囲とすることでさらに良好に色収差を補正することができる。
【００３６】
νｄ＜３０  （１０ａ）
式（１１）は、回折光学素子ＬＤの光学的パワーΦＤと屈折光学素子ＬＲの光学的パワーΦＲの比を規定したものである。
【００３７】
ΦＤ／ΦＲ＜０．４  （１１）
式（１１）を満たすことで可視波長域にわたり色収差を良好に補正することができるため望ましい。一方、式（１１）を満たさない場合は、回折光学素子ＬＤでｇ線の色収差を取り除く際に発生するＦ−Ｃ線間の色収差が大きくなり、屈折光学素子ＬＲでｇ線の色収差を取り除く際に発生するＦ−Ｃ線間の色収差で相殺することが困難になる。
【００３８】
また、本発明は、回折光学素子ＬＤと屈折光学素子ＬＲとを同一のレンズ群内に設けることが好ましい。これにより、回折光学素子ＬＤと屈折光学素子ＬＲの光学的パワーの比を最適にすることができ、軸上色収差と倍率色収差を良好に補正することができる。このとき、回折光学素子ＬＤと屈折光学素子ＬＲは互いに接合されていても良い。
【００３９】
次に本発明の各実施形態について図面を用いて説明する。
【００４０】
図１、３、５、７、９はそれぞれ第１乃至第５の実施の形態に係る光学系を示す断面模式図であり、図２、４、６、８、１０はそれぞれ第１乃至第５の実施の形態に係る光学系の収差図である。図１０について、Ａ〜Ｃは、それぞれ光学系の短焦点距離、中間焦点距離、長焦点距離における収差図を示している。なお、収差図については、第１乃至第５の実施の形態に対応する後述の数値実施例１乃至５の収差図を示している。
【００４１】
各断面模式図において、ＳＰは開口絞りを、ＩＰは像面を表している。また、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４はそれぞれ第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群を表し、ＬＤ１、ＬＤ２は回折光学素子を、ＬＲ１、ＬＲ２は屈折光学素子を表している。
【００４２】
また、各収差図においては、ｄ、ｇ、Ｃ、Ｆはそれぞれｄ線、ｇ線、Ｆ線、Ｃ線を表している。さらに、非点収差においてはΔＳはｄ線のサジタル光線、ΔＭはｄ線のメリディオナル光線を表している。ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角を表している。
【００４３】
以下各実施形態をより詳細を説明する。
【００４４】
（第１の実施形態）
第１の実施形態の光学系は、図１に示すように正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３で構成されている望遠レンズである。フォーカシングは、第２レンズ群Ｌ２を像面側へ移動させることによって行っている。本実施例では、式（１）、（２）を満たす屈折光学素子ＬＲ１としてＴｉＯ２微粒子を透明媒体に分散させた混合体を用いている。回折光学素子ＬＤ１と屈折光学素子ＬＲ１は絞りより物体側に密着させて配置している。回折光学素子ＬＤ１、屈折光学素子ＬＲ１には式（３）を満たすように適切な光学的パワーを与えている。これにより、図２に示すように可視波長域の全体に渡って軸上色収差、倍率色収差が良好に補正されたコンパクトな望遠レンズを得ている。
【００４５】
（第２の実施形態）
第２の実施形態の光学系は、図３に示すように正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３で構成されている望遠レンズである。フォーカシングは、前記第２レンズ群Ｌ２を像面側へ移動させて行っている。本実施例では、式（１）、（２）を満たす屈折光学素子ＬＲ１としてＴｉＯ２微粒子を透明媒体に分散させた混合体を用いている。回折光学素子ＬＤ１と屈折光学素子ＬＲは絞りより物体側にそれぞれ分離して配置している。回折光学素子ＬＤ１、屈折光学素子ＬＲ１には式（３）を満たすように適切な光学的パワーを与えている。これにより、図４に示すように可視波長域の全体に渡って軸上色収差、倍率色収差を良好に補正されたコンパクトな望遠レンズを得ている。
【００４６】
（第３の実施形態）
第３の実施形態の光学系は、図５に示すように正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３で構成されている中望遠レンズである。フォーカシングは、前記第３レンズ群Ｌ３を像面側へ移動させて行っている。本実施例では、式（１）、（２）を満たす屈折光学素子ＬＲ１としてＴｉＯ２微粒子を透明媒体に分散させた混合体を用いている。回折光学素子ＬＤ１と屈折光学素子ＬＲ１は絞りより物体側に密着させて配置している。回折光学素子ＬＤ１、屈折光学素子ＬＲ１には式（３）を満たすように適切な光学的パワーを与えており、これにより、図６に示すように可視波長域の全体に渡って軸上色収差を良好に補正している。
【００４７】
（第４の実施形態）
第４の実施形態の光学系は、図７に示すように正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２で構成されている広角レンズである。フォーカシングは、前記第２レンズ群Ｌ２を像面側へ移動させて行っている。本実施例では、式（１）、（２）を満たす屈折光学素子ＬＲ１としてＴｉＯ２微粒子を透明媒体に分散させた混合体を用いている。回折光学素子ＬＤ１と屈折光学素子ＬＲ１は絞りより像側に密着させて配置している。図８に示すように、回折光学素子ＬＤ１、屈折光学素子ＬＲ１に式（３）を満たすように適切な光学的パワーを与えることで、可視波長域の全体に渡って色収差を良好に補正している。
【００４８】
（第５の実施形態）
第５の実施形態の光学系は、図９に示すように正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群で構成されているズームレンズである。図９における矢印は短焦点距離から長焦点距離へズーミングするときの各レンズ群の移動軌跡を示している。本実施例では、絞りより物体側に回折光学素子ＬＤ１と屈折光学素子ＬＲ１を有し、絞りより像側に回折光学素子ＬＤ２と屈折光学素子ＬＲ２を有している。屈折光学素子ＬＲ１、ＬＲ２にはＴｉＯ２微粒子を透明媒体に分散させた混合体を用いており、式（１）、（２）を満足している。絞りより物体側に位置する回折光学素子ＬＤ１、屈折光学素子ＬＲ１には式（３）を満たすように適切な光学的パワーを与えている。これにより、図１０Ｃに示すように、特に長焦点距離における軸上色収差を可視波長域にわたり良好に補正している。また、絞りより像側に配置した回折光学素子ＬＤ２、屈折光学素子ＬＲ２には式（３）を満たすように適切な光学的パワーを与えており、これにより、図１０Ａに示すように、特に短焦点距離における倍率色収差を可視波長域の全体に渡って良好に補正している。
【００４９】
（比較例）
第１の実施形態と同じ仕様の光学系について、回折光学素子ＬＤのみを用いて色収差を補正するように設計した場合の無限遠合焦時における収差図を図１１に示す。回折光学素子ＬＤを用いることにより全体的に色収差が補正されているものの、ｇ線の色収差成分とＦ−Ｃ線間の色収差を同時に補正することが困難なため、Ｆ線の色収差が残存していることがわかる。
【００５０】
以下に、数値実施例１〜５の数値データを示す。各数値実施例において、ｊは物体側から数えた面番号を表し、Ｒｊは第ｊ番目の面番号の曲率半径、Ｄｊは第ｊ番目と第（ｊ＋１）番目の面との光軸上の面間隔、Ｎｊ、νｊは第ｊ番目の光学材料のｄ線に対する屈折率、アッベ数を表している。ｆは光学系の焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。
【００５１】
また、各実施例の回折光学面の位相形状ψは、回折光の回折次数をｍ、設計波長をλ０、光軸に対して垂直方向の高さをｈ、位相係数をＣｉ（ｉ＝１、２、３、・・・）とするとき、次式によって表される。
【００５２】
【数１】
2011024258.tif 000003
【００５３】
このとき、光学的パワーΦＤは２次の位相係数Ｃ１を用いて次式によって表される。
【００５４】
ΦＤ＝−２Ｃ１                                              （１３）
さらに、非球面形状は、Ｘを光軸方向の面頂点からの変異量、ｈ（ｍｍ）を光軸と垂直な方向の高軸からの高さ、ｒ（ｍｍ）を近軸曲率半径、ｋを円錐定数、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、・・・を各次数の非球面形状とするとき、次式によって表される。
【００５５】
【数２】
2011024258.tif 000004
【００５６】
なお、各位相係数、各非球面係数における「Ｅ±ＸＸ」は「×１０±ＸＸ」を意味している。
【００５７】
また、各実施例で使用する屈折光学素子ＬＲの材料特性を表１に、各数値実施例における前記条件式の値を表２に示す。
【００５８】
（数値実施例１）
f=294.0(mm)            Fno=4.14         2ω=8.42°
j        Rj                     Dj         Nj           νj
1        131.4134              8.40     1.48749        70.26
2        -362.0158             0.15     1.00000
3        105.6300              7.24     1.48749        70.26
4        1575.6344（LD1）      0.51     1.70877         21.63（LR1）
5        -325820.0000          6.03     1.00000
6        -569.9869             3.40     1.84666        23.94
7        289.8452              2.85     1.00000
8        72.6123               4.60     1.62588        35.71
9        119.1875             16.97     1.00000
10        45.6568              3.00     1.84666        23.94
11        37.8116             12.10     1.00000
12      ∞（開口絞り）         4.00     1.00000
13      271.0125               3.12     1.76182        26.53
14     -124.7583               2.00     1.83481        42.72
15       81.7076              28.91     1.00000
16      385.3097               1.60     1.84666        23.94
17      42.0054                5.18     1.62588        35.71
18     -93.7225                1.00     1.00000
19      76.3603              1.66998    39.29
20     -45.9821                1.60     1.60738         56.83
21      34.8830                5.71     1.00000
22     -55.0447                1.70     1.48749         70.26
23     173.5912                4.13     1.00000
24      66.1778                7.99     1.62004         36.28
25     -51.8413                2.50     1.84666         23.94
26     -98.4185                85.94    1.00000
回折面データ
LD1     C1      -3.95579E-05
【００５９】
（数値実施例２）
f=294.0(mm)             Fno=4.31      2ω=8.42°
j         Rj                      Dj      Nj            νj
1       141.9128               7.89     1.48749         70.26
2       -298.4405              0.15     1.00000
3       103.6309               6.96     1.48749         70.26
4       1709.1750              0.45     1.70877         21.63（LR1）
5       -9.9823E+13            0.93     1.00000
6       -704.3912              3.40     1.84666         23.94
7       312.1464               0.15     1.00000
8       83.9618                4.28     1.62588         35.71
9       132.9057（LD1）       24.62     1.00000
10      46.5416                3.00     1.84666         23.94
11      39.0555               11.76     1.00000
12      36.8250（開口絞り）    0.00     1.00000
13      271.0573               3.11     1.76182         26.53
14      -116.0580              2.00     1.83481         42.72
15      81.7076               32.34     1.00000
16      430.5218               1.60     1.84666         23.94
17      41.7218                5.13     1.62588         35.71
18      -93.3203               1.00     1.00000
19      78.1060                5.84     1.66998         39.29
20      -44.7552               1.60     1.60738         56.83
21      34.7411                5.79     1.00000
22      -53.7728               1.70     1.48749         70.26
23      178.4754               4.17     1.00000
24      65.9606                8.23     1.62004         36.28
25      -47.1859               2.50     1.84666         23.94
26      -89.6667              83.97     1.00000
回折面データ
LD1     C1     -4.62885E-05
【００６０】
（数値実施例３）
f=87.3(mm)             Fno=1.34        2ω=27.8°
j        Rj                    Dj         Nj            νj
1       83.3337                7.29     1.69680        55.53
2       588.1013               0.15     1.00000
3       62.0900               10.39     1.83481        42.72
4       65.8867                0.15     1.00000
5       55.1449（非球面）     18.95     1.83400        37.16
6       129.3070               1.77     1.70877        21.63 （LR1）
7       1455.6152（LD1）       3.74     1.84666        23.94
8       27.1909               12.21     1.00000
9       35.1250（開口絞り）    0.00     1.00000
10      -28.8458               4.23     1.72151        29.23
11      100.2460               9.38     1.83481        42.72
12     -43.5749                0.15     1.00000
13      201.9952               4.17     1.83400        37.16
14     -92.9218                1.60     1.00000
15     140.4962                2.70     1.48749        70.24
16     2782.9796              39.00     1.00000
回折面データ
LD1    C1     -1.72219E-04
非球面データ
第5面  B       -1.70955E-07
C       -8.93743E-12
D       -1.17124E-13
E        4.51467E-17
【００６１】
（数値実施例４）
f=24.5(mm)             Fno=2.9        2ω=93°
j       Rj                     Dj         Nj           νj
1       65.1668                3.74     1.69680        55.53
2      160.5431                0.15     1.00000
3       44.7659                2.12     1.80610        40.93
4       16.2129                5.75     1.00000
5       18.7865                1.87     1.80518        25.42
6       21.4346                3.96     1.00000
7       22.0539                1.84     1.79952        42.22
8       10.7320                2.47     1.00000
9       57.5666                1.46     1.80518        25.42
10    -165.6136                0.34     1.00000
11    -944.0887                2.74     1.54814        45.78
12     125.3176                4.20     1.00000
13     0.0000（開口絞り）      0.52     1.00000
14     37.8326                 7.63     1.83400        37.16
15    -19.3073                 2.49     1.00000
16    -18.9022                 3.89     1.84666        23.94
17    29.3359（LD1）           0.48     1.70877        21.63（LR1）
18    41.0331                  1.09     1.00000
19    -77.6469                 2.79     1.56384        60.67
20    -16.1002                 0.16     1.00000
21    -392.9321                2.44     1.58913        61.13
22    -26.9820                 37.19    1.00000
回折面データ
LD1    C1    -1.76518E-04
【００６２】
（数値実施例５）
f=5.82〜18.45〜70.22(mm)  Fno=2.88〜3.8〜3.56  2ω=63.4°〜22°〜5.86°
j       Rj                       Dj       Nj              νj
1      52.8532                 1.40     1.84666          23.78
2      30.2616（LD1）          0.37     1.70877          21.63（LR1）
3      32.1752                 3.78     1.60311          60.64
4      -3291.2034              0.15     1.00000
5      31.3617                 2.12     1.62041          60.29
6       98.3870                 可変    1.00000
7       62.3065                 0.89    1.77250        49.60
8       9.2698                  3.32    1.00000
9       -65.1459                0.71    1.77250        49.60
10      16.7984                 3.37    1.00000
11      18.9762                 1.49    1.92286        18.90
12      42.4232                 可変    1.00000
13      0.0000（開口絞り）      可変    1.00000
14      8.4326（非球面）        3.10    1.58913        61.15
15      120.5757                3.34    1.00000
16      79.5816                 0.90    1.90366        31.32
17      8.7262                  0.60    1.00000
18      18.5528                 1.74    1.48749        70.23
19      -15.4413                可変    1.00000
20      0.0000（開口絞り）      可変    1.00000
21      13.2150                 2.82    1.71300         53.87
22      -32.2934（LD2）         0.55    1.70877         21.63（LR2）
23      -15.2127                0.94    1.68893         31.07
24       22.8471                10.37   1.00000
＼焦点距離  5.82    18.45   70.22
可変間隔＼
D6             0.80     13.01    28.48
D12           31.00     16       1.35
D13            5.87     2.72     1.36
D19            1.10     1.71     4.39
D20            3.00     4.95     6.27
回折面データ
LD1    C1     -8.44780E-05
LD2    C1     -3.03602E-04
非球面データ
第14面  k      -6.56135E-01
B      7.61281E-06
C      2.28418E-07
D      -1.80542E-09
E      2.02947E-10
【００６３】
【表１】
2011024258.tif 000005
【００６４】
【表２】
2011024258.tif 000006
【００６５】
次に、本発明の光学系を備えた光学機器の実施例について図１２を用いて説明する。図１２は各実施形態に示した光学系を撮影光学系として用いたデジタルスチルカメラの実施形態を示している。図１２において、２０はカメラ本体である。２１は第１〜第５の実施形態で説明したいずれかの光学系によって構成された撮影光学系である。２２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系２１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。２３は固体撮像素子２２によって光電変換された被写体像に対応する情報を記録するメモリである。２４は液晶ディスプレイパネル等によって構成され、固体撮像素子２２上に形成された被写体像を観察するためのファインダである。このように、本発明の光学系を各種光学機器に用いることにより、本発明の利益が効果的に享受される。
【符号の説明】
【００６６】
Ｌ１  第１レンズ群
Ｌ２  第２レンズ群
Ｌ３  第３レンズ群
Ｌ４  第４レンズ群
ＬＤ１  回折光学素子１
ＬＤ２  回折光学素子２
ＬＲ１  屈折光学素子１
ＬＲ２  屈折光学素子２
ＳＰ  開口絞り
ＩＰ  像面
ｄ  ｄ線
ｇ  ｇ線
Ｃ  Ｃ線
Ｆ  Ｆ線
ΔＭ  メリディオナル像面
ΔＳ  サジタル像面
【図１】
2011024258.tif 000007
【図２】
2011024258.tif 000008
【図３】
2011024258.tif 000009
【図４】
2011024258.tif 000010
【図５】
2011024258.tif 000011
【図６】
2011024258.tif 000012
【図７】
2011024258.tif 000013
【図８】
2011024258.tif 000014
【図９】
2011024258.tif 000015
【図１０Ａ】
2011024258.tif 000016
【図１０Ｂ】
2011024258.tif 000017
【図１０Ｃ】
2011024258.tif 000018
【図１１】
2011024258.tif 000019
【図１２】
2011024258.tif 000020
【国際調査報告】
2011024258.tif 000021
2011024258.tif 000022
2011024258.tif 000023
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